高压输电线路故障测距新算法范文

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《电网技术杂志》2015年第七期

T型输电线路因其施工简单、经济性好等优点，在电力系统中所占的比重越来越大，且其输电功率大、负荷重，一旦发生故障，准确快速的故障定位显得非常重要。由于T型输电线路具有三端，不能简单的把双端测距应用到T型输电线路上。国内外不少学者对T型输电线路故障测距进行了探讨，行波原理的T输电线故障测距存在波头识别困难等缺点，难以推广，而基于故障分析原理的T型输电线路故障测距对设备要求低等优点，收到了广泛的关注。基于故障分析原理的T型输电线路故障测距主要分为2大类：第1类先判断故障支路，根据判断的结果，将三端线路等效成双端进行测距；第2类是将判断故障支路与求解故障距离结合起来，一步得出测距结果。对于第1类，大都采用T节点处电压幅值相等来选出故障分支，但当T节点附近发生高阻抗短路时，从三端计算的电压幅值基本相等，无法正确判别故障支路，存在判别死区。

对于第2类，文献[15]利用过渡电阻是纯电阻特性来实现测距，但不适合非线性过渡电阻。文献提出在故障点前后测距函数的相位会发生突变，正常支路上测距函数的相位不会发生突变，基于测距函数的这一相位特性提出T型测距，在一定程度上改善了在T节点附近经高阻接地的测距死区，但测距需要在每条支路上都需要搜索计算，故算法定位速度不够快。

本文基于分布参数模型，构建一种新的测距函数判断故障分支。在故障支路上，测距函数单调递减且在故障点处过0；正常支路上，测距函数单调递减且大于0。基于测距函数的这一过0特性提出了一种适用于T型高压线路故障分支判据，进而利用故障距离的解析表达式求解故障距离。

1测距原理

1.1双端线路故障分析图1为双端线路故障的正序序网图，根据均匀传输线方程故障点f处的正序电压相量可以用两端电压、电流分别表示。

1.2T型线路故障测距图2为T型输电线路故障的正序网络图，以NT支路发生故障为例。

1.3故障分支判据故障支路上，测距函数单调递减且在故障点过0；正常支路上，测距函数单调递减且大于0。基于此特性，提出一种适用于T型高压线路故障支路判据。

1.4故障距离求取当判断出故障分支后，根据测距函数单调递减且在故障点过0，对测距函数式(4)可以用二分区间求根法或弦截求根法快速求取故障距离。在这里，由于双端同步，可直接用公式求出故障距离。如判断为NT支路故障时，根据在故障点f处两端求得的正序电压相等得。

2仿真验证

本文采用ATP-EMTP进行仿真实验，线路模型如图3所示。表1列出了在各支路上发生各种短路故障时本文故障分支判断结果与测距结果(其中FMT、FNT、FPT为各支路的故障支路判断函数)。由表1可知，本文所提的故障分支判据均能正确判断出故障分支，并在此基础上进行测距，测距最大绝对误差为350m。表2列出了不同过渡电阻下本文故障分支判断结果与测距结果。由表2可知，本文所提故障分支判据在不同过渡电阻下均能正确判断出故障分支，并在此基础上进行测距，测距结果最大绝对误差为358m。

表3列出了在T节点附近发生A相接300电阻接地故障时，传统方法(以文献[13]的方法为例)故障分支判断结果。由表3可知，传统方法在T节点附近发生高阻短路故障时并不能可靠识别出故障支路。表4列出了与表3在相同情况下本文故障分支判断的结果。由表4可知，本文方法在T节点附近经高阻短路时能可靠正确的判断故障支路。由表3可知，传统方法的故障分支判据ΔMN、ΔMP、ΔNP都比较小，若采用采集到故障录波器的数据时，ΔMN、ΔMP、ΔNP都接近于0，从而在T节点附近发生高阻短路时都判断为T节点故障；而由表4可知，故障分支判据FMT、FNT、FPT差别比较大，不会因数据舍入误差而造成误判，并且故障分支判据与传统方法计算量相当。

3结论

采用分布参数模型，构建了一种新的测距函数进行故障分支判断。通过分析可知，测距函数在故障支路故障点处过0且单调递减，在正常支路测距函数大于0且单调递减。本文即是基于测距函数的这一过0特性提出了一种适用于T型高压线路故障分支判据。故障分支判据无需判别故障类型且仅需计算2个点即可判别出是否为故障支路，计算量小。在T节点附近高阻短路故障时也能准确地识别故障支路。判别出故障支路之后进而利用故障距离的解析表达式求解故障距离，原理上测距精度与过渡电阻大小和性质、负荷电流和系统运行方式等因素无关。从故障分支判断到故障测距，都是一步可得结果，无需迭代求解，计算量小，可实现在线使用。

作者：陈旭 朱永利 郭小红 赵磊 单位：华北电力大学电气与电子工程学院